Robotický hole helping individuals s porušenou mobilitou

Tým výzkumníků na Columbia Engineering vedený Sunil Agrawalem, profesorem mechanického inženýrství a rehabilitačního a regeneračního lékařství na Columbia Engineering, přeměnil jednoduchou hůl na robotické zařízení s lehkou asistencí. Nové zařízení, nazvané CANINE, lze použít k asistenci seniorním lidem a osobám s porušenou mobilitou. Tým výzkumníků přidal elektroniku a výpočetní technologii do klasické hole. Studie byla zveřejněna v IEEE Robotics and Automation Letters. 

Tým ukázal, jak autonomní robot může „chodit“ s člověkem a poskytuje lehkou podporu. Je to podobné tomu, jak osoba, když se snaží získat rovnováhu, se dotkne osoby vedle sebe pro podporu. 

Sunil Agrawal hovořil o nové technologii používané k asistenci osobám s problémy s mobilitou. Je také členem Data Science Institute na Columbia University. 

„Často senioři profitují z lehkého držení ruky pro podporu,“ řekl. „Vyvinuli jsme robotickou hůl připojenou k mobilnímu robotu, který automaticky sleduje chodící osobu a pohybuje se vedle. Subjekty chodí na matu vybaveném senzory, zatímco mat zaznamenává délku kroku a rytmus chůze, vlastně prostorové a časové parametry chůze, aby jsme mohli analyzovat chůzi osoby a účinky lehkého dotyku na ni.“ 

Robotická hůl, nebo CANINE, je typem mobilního asistenta. Je schopná pomoci osobě s propriocepcí, což je sebevědomí během různých aktivit, jako je chůze. To pomůže stabilitě a rovnováze jednotlivce. 

Joel Stein, Simon Brauch Professor of Physical Medicine and Rehabilitation a spoluautor studie, hovořil o nové technologii. Stein je také předsedou Department of Rehabilitation and Regenerative Medicine na Columbia University Irving Medical Center. 

„Toto je nový přístup k poskytování asistence a zpětné vazby pro osoby, když se pohybují ve svém prostředí,“ řekl. „Tato strategie má potenciální aplikace pro různé podmínky, zejména pro osoby s poruchami chůze.“ 

Tým otestoval nové zařízení CANINE s 12 zdravými mladými lidmi. Byly jim dány brýle pro virtuální realitu, které byly použity k vytvoření vizuálního prostředí, prostředí, které je otřásá ze strany na stranu a dopředu dozadu. To způsobí, že se stanou nestabilními. 

Po otřásání se jednotlivci procházeli 10 kol na instrumentální mat. Bez zařízení CANINE se procházeli poprvé, ale použili je podruhé. Jejich chůze byla testována s vizuálními perturbacemi a tým výzkumníků zjistil, že lehká podpůrná zařízení CANINE pomohla osobám zúžit jejich kroky. Užší kroky znamenaly snížení základny podpory. To vedlo k menší oscilaci těžiště a zvýšení stability, když osoby chodily. 

„Další fáze našeho výzkumu bude testovat toto zařízení na seniorních osobách a osobách s poruchami rovnováhy a chůze, aby jsme mohli studovat, jak robotická hůl může zlepšit jejich chůzi,“ řekl Agrawal. „Kromě toho budeme provádět nové experimenty se zdravými osobami, kde budeme rušit jejich pohyb hlavy a krku, além jejich zraku, aby jsme simulovali vestibulární deficity u lidí.“ 

Agrawal je také ředitelem Robotics and Rehabilitation (ROAR) Laboratory. 

Porucha mobility je problémem pro 4% lidí ve věku 18 až 48 let, ale je to mnohem větší problém pro starší osoby. 35% lidí ve věku 75 až 80 let trpí poruchou mobility. To způsobí nedostatek nezávislosti a nižší kvalitu života. 

Jak populace stárne a je více starších lidí ve srovnání s mladšími, tento problém se bude zvyšovat. 

„Budeme potřebovat další formy podpory pro stárnoucí populaci,“ řekl Agrawal. „Toto je jedna technologie, která má potenciál vyplnit mezeru v péči poměrně levně.“